ｼﾘｶｹﾞﾙの吸湿特性とその評価について～表面積と吸湿量の関係～
１班

馬飼野 浩太 下垣瑠夏

有賀 光希

怜加藤熊田

一方を簡易研磨加工機(#100 紙やすり)に投入し粒径を小さくしたｻﾝﾌﾟﾙを製作した。続いてﾏｲｸﾛﾒｰﾀを使用し、研磨加工

実桜

前後の粒径から表面積を算出した。<実簡易研磨加工機

験１>と同様加熱処理を施した後、吸湿１．研究の動機および仮説性能比較を実施した。

昨年の報告会に参加し、身近な存在のｼﾘｶｹﾞﾙに興味を【使用器具】

加工前

加工後持った。今後の課題となっていた「長期間における吸湿1/1000[g]電子天秤、1/1000[mm]ﾏｲｸﾛﾒｰﾀ、気圧計、樹脂特性」や「再生による劣化特性」について、引き続き調ﾄﾚｰ、ｱﾅﾛｸﾞ温度計・湿度計・湿度計、研磨加工機 他査を行いたいと思った。昨年と同様 A 型ｼﾘｶｹﾞﾙ・B 型ｼﾘｶ

表 1 評価ｻﾝﾌﾟﾙｹﾞﾙを準備し、上記特性の確認を行うこととした。また、№販売元型・(記号)単位質量あたり表面積が大きいほど吸湿量が多いという

1DaisoA型 (D-A)

食品用乾燥剤昨年の結果の再現性の確認も実施する。「長期間におけ2Seria

A型 (S-A)

食品用乾燥剤る吸湿特性」については、前回同様 A 型ｼﾘｶｹﾞﾙは最初の3Daiso

B型 (D-B)

革製品・ｶﾒﾗ保存用 除湿ｼｰﾄ

24H 程度で吸水量が最大となり、B 型ｼﾘｶｹﾞﾙは,環境湿度

4Seria

B型 (S-B)

衣装ｹｰｽ用除湿ｼｰﾄ

用途・形状 等の影響を受けながら吸放湿を繰り返す（終息しない）と考えた。また、「再生による劣化特性」については、ｲﾝ３．研究の結果

ﾀｰﾈｯﾄやｼﾘｶｹﾞﾙﾒｰｶｰの HP に記載があるように、再生 10 回<実験１>程度で劣化が確認できるものと予想した。ては、最初の 24H 程度でほぼ最大値となり、以降は昨年(短吸湿特性を長期間計測した。A 型ｼﾘｶｹﾞﾙに関し期間ﾃﾞｰﾀ)同様、ほぼ変動なく推移している。これに対し B
２．研究の方法および研究の経過型ｼﾘｶｹﾞﾙは、昨年同様環境湿度の影響を受け、湿度の変化

A 型ｼﾘｶｹﾞﾙ・B 型ｼﾘｶｹﾞﾙの吸湿性能(吸湿速度・吸湿量を追従するように変動を繰り返している。しかし、1[g]あ等)を確認するため、次のような実験を行った。

たりの吸湿量を比較すると、A 型 B 型ともに本年度の方が使用した評価ｻﾝﾌﾟﾙを表 1 に示す。

0.1[g]程度多く吸湿している。表２にｻﾝﾌﾟﾙの粒径・質量・<実験１> A，B型ｼﾘｶｹﾞﾙの初期条件(ｼﾘｶｹﾞﾙ中の塩化ｺﾊﾞﾙﾄの色が青になるまでﾌﾗｲﾊﾟﾝで中火で5分CoCl2 色の変化吸湿量・表面積を示す。表中(加熱前

加熱後ピンク青

す。全体的に前年度と異なる値が確認された。特に A 型ｼﾘｶｹﾞﾙ 1[g]あたりの表面積は、D-A ｼﾘｶｹﾞﾙにおいて大きな値加熱し初期の状態を統一)を揃えた時の吸湿性能を長期間比較した。(評価期間：7月末から12月)の数値は昨年のﾃﾞｰﾀを示

実験中のｼﾘｶｹﾞﾙを示しているにも関わらず、「吸湿量は S-A ｼﾘｶｹﾞﾙとほぼ同等であり、昨年と矛盾する結果となった。この原因を明

写真
樹脂ﾄﾚｰ末)樹脂ﾄﾚｰに10～20[g]重なりが確にする為、<実験３>を実施することとした。
表２ 各種ｼﾘｶｹﾞﾙの粒径と表面積(n=30)ないように各ｼﾘｶｹﾞﾙを広げ、1/1000[g]電子天秤を使用して吸湿量の変化を計測、昨年ﾃﾞｰﾀと比較した。本実験
結果をもとに1[g]あたりの表面積が大きいほど吸湿量がD-A

S-A

D-B

S-B

平均粒径[mm]

3.23

3.19

3.42

3.66

(昨年のデータ)(2.62)(3.21)(3.33)(3.98)

0.026

0.029

0.022

0.020

(0.018)(0.031)(0.023)(0.032)

0.327

0.331

0.392

0.368

(0.215)(0.179)(0.072)(0.073)

1304

1107

1778

2172

(1206)(1070)(1569)(1580)

増大するという昨年の結果の再現性を確認した。
<実験２> D-A・D-Bｼﾘｶｹﾞﾙを用いて加熱による再生平均質量[g](ﾌﾗｲﾊﾟﾝ中火で5分)を繰り返し行い、吸湿性能に変化(劣化)が認められるか実験１と同方法で評価を行った。

※吸湿量[g]<実験３> 実験１の結果から、製品の出来栄えの影響を排除するために、D-Aｼﾘｶｹﾞﾙ(同一梱包D-A品)を2つに分け※表面積[mm²］※ｼﾘｶｹﾞﾙ１[g]あたりで算出 吸湿量は4474時間(約187日)後の値

<実験２> 図1に再生回数と各ｻﾝﾌﾟﾙ 約200H後の吸湿量を示す。A型ｼﾘｶｹﾞﾙについては、吸湿量に微量ではあるが、減密度：小密度：中少傾向(図中 赤点線矢印)が見られる。(B型ｼﾘｶｹﾞﾙについ密度：大ては、環境湿度の影響を大きく受けており劣化については判断できない)

図-4 D-A ｼﾘｶｹﾞﾙ構造

0.2981[ℊ]あたりの吸湿量[ℊ]４．考察

図１ 再生による劣化特性
Daiso-A0.400

0.297

0.2860.300

Daiso-B<実験１>昨年の結果では、単位質量あたりの表面積が大きい程吸湿量は増大するといった傾向が認められた。しかし、

0.270

0.254

0.216

今年度のﾃﾞｰﾀでは、表面積の違い程吸湿量に差が現れてい

0.180

0.200

0.133

0.1400.120

図-5 SEM 観察写真 (×3000)

0.099

0.116

0.100

ない。この原因は、ｼﾘｶｹﾞﾙ表面の細孔の分布状態(数)、つまり製品の出来栄えが生産 LOT によってばらついているた

0.000
未再生

１回目

２回目

３回目４回目めと考えられる。<実験２> A 型ｼﾘｶｹﾞﾙにおいては、吸湿量５回目再生回数が減少傾向にも見えるが、再生回数が少なく判断できない。

<実験３> D-A ｼﾘｶｹﾞﾙ未加工品・研磨加工品の吸湿特性を引き続き継続で確認が必要と考えられる。

図２に示す。粒径を小さくすることで表面積を大きくし吸<実験３>の研磨加工による密度変化から、ｼﾘｶｹﾞﾙ粒子は内・湿量が増大すると予想したが、両者とも殆ど変わりの無い外部で密度が異なる構造をしているものと考えられる。実値となった。

験前は、粒径を小さくすることによって単位質量あたりの表面積を増大させ、結果的に吸湿量を増やせるものと考え

0.70
0.600.50
0.400.30
0.200.100.00

85.00.316
環境湿度ていた。しかし、粒径を小さくしても密度が増大したこと

75.065.055.045.0で、結果的に表面積が小さくなってしまったことになる。
湿度[％]

吸湿量[g]

図２ 研磨加工シリカゲルの吸水量 (Daiso：A )35.025.00525 32 75 172 224 320 391 491
経過時間[H]

未加工品

加工品

この密度のﾊﾞﾗﾂｷは、ｼﾘｶｹﾞﾙの生産 LOT によって様々であると予想できる。吸湿性能を比較する際、前述した通りこの密度も十分考慮する必要があるため、「単位表面積あたりの吸湿量」と言う考え方が適切と思われる。

湿度[％]

５．反省と課題

その原因を明確にするため、研磨加工時に取得した粒径再生による劣化特性のﾃﾞｰﾀ取得は終了しておらず、継続と質量のﾃﾞｰﾀよりｼﾘｶｹﾞﾙの密度を算出してみた。図 3 の通で評価を行う。また、単位表面積あたりの吸湿量という新り研磨加工と同時に密度が増加していく様子がわかる。こ

評価基準の検証も順次実施する予定である。の結果から想定できるｼﾘｶｹﾞﾙ粒子の構造(ｲﾒｰｼﾞ図)及び同ｻ

６．結論

ﾝﾌﾟﾙ表面を拡大観察した SEM 写真を図-4・5 に示す。SEM 写

ｼﾘｶｹﾞﾙの吸湿量は、密度・粒子表面の細孔の分布に依存

真からわかるように、粒子表面の構造は荒く、研磨加工時することがわかった。したがって、吸湿特性の評価についのﾃﾞｰﾀで密度が小さい値を示していた結果と一致している。ては、生産 LOT によって異なる密度・細孔のﾊﾞﾗﾂｷを考慮す
ると、単位質量あたりではなく、単位表面積あたりの吸湿粒径[mm]

図３ シリカゲル 密度[g/mm3] vs 粒径[mm]ｻﾝﾌﾟﾙ ： D-A
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
0.0005量で比較するのが妥当であると言える。
７．参考文献

書名，著者名，参照ﾍﾟｰｼﾞ

株式会社小久保工業所

0.00100.00150.00200.00250.0030密度[ｇ/mm3]2021/8/31 加工前(DaisoA)2021/9/6 33H後(DaisoA)2021/9/8 60H後(DaisoA)

https://kokubo.co.jp/

兵神装備株式会社

https://www.heishin.jp/

豊田加工株式会社

http://www.toyotakako.com/

他

８．謝辞
ご指導してくださった山口先生、ご協力してくださった皆さん、ありがとうございました。